Нажмите "Enter" для пропуска содержимого

High dynamic range: High Dynamic Range Imaging — это… Что такое High Dynamic Range Imaging?

Содержание

High Dynamic Range Imaging — это… Что такое High Dynamic Range Imaging?

У этого термина существуют и другие значения, см. HDR.

High Dynamic Range Imaging, HDRI или просто HDR — общее название технологий работы с изображениями и видео, диапазон яркости которых превышает возможности стандартных технологий.

Чаще всего термин HDR употребляется в отношении получения, хранения и обработки растровых изображений. Широко используемые на сегодняшний день цифровые технологии исторически основаны на 8-битовых целочисленных форматах представления и обработки данных, что даёт весьма узкий динамический диапазон, часто называемый SDR (англ. Standard Dynamic Range) или LDR (англ. Low Dynamic Range). Для сравнения, распространённые стандарты JPEG и MPEG позволяют представить динамический диапазон порядка 1 000:1, в то время как реальные сцены часто имеют динамический диапазон яркости в 1 000 000:1 и выше. Применение техники HDR позволяет работать с полным диапазоном яркости сцены, устраняя исторические ограничения.

Технологии HDR имеют множество практических применений, такие как получение изображений и видео натуральных высококонтрастных сцен, хранение и обработку HDR-контента, создание LDR-изображений на основе HDR-изображений, а также достижение различных художественных эффектов, используя HDR-изображения.

На рынке электроники устройства с HDR характеристиками представляют активно развивающийся сегмент: сверх-яркие HDR-дисплеи[1][2][3] и цифровые HDR-камеры.[4][5][6][7]

Динамический диапазон в фотографии

HDR-фотография, полученная из трех, снятых с разной выдержкой

В фотографии динамический диапазон часто измеряют в единицах экспозиции EV (англ. Exposure Value

), также называемых «шаг» или «стоп», то есть логарифмом по основанию 2, реже — десятичным логарифмом (обозначается буквой D). 1EV равен 0,3D. Также используют и линейное обозначение, например 1 000:1, что равно 3D или около 10EV.

Характеристика «динамический диапазон» также присуща форматам файлов, используемых для записи фотографий. В этом случае она определяется типом данных, выбранным авторами формата, исходя из тех целей, для которых формат предназначается. Например, динамический диапазон формата JPEG определяется 8-битным гамма-корректированным стандартом представления цвета sRGB и точно равен 11,7EV, однако лишь 8-9EV этого диапазона реально применимы. Для формата Radiance HDR динамический диапазон равен 256EV.

Термином «динамический диапазон» иногда называют любое отношение яркостей в фотографии:

  • отношение яркостей самых светлых и тёмных объектов съемки
  • максимальное отношение яркостей белого и чёрного цветов на мониторе/фотобумаге (контраст, англ. contrast ratio)
  • диапазон оптических плотностей плёнки

Ряд авторов использует и другие, более экзотические варианты.

При оценке характеристики динамического диапазона следует с оговорками смотреть на количеством бит, используемых для записи информации в каком-либо формате или матрице фотоаппарата. Так, ЦАП фотоаппарата (10, 12 или 14 битный) обычно считывает значения в линейной шкале. В файлах содержатся гамма-корректированные значения.

Например, динамический диапазон изображения, представленный числами половинной точности длиной 16 бит, гораздо больше, чем представленный 16 битными целыми. Динамический диапазон у формата Radiance HDR (представление RGBE с 32 битами на пиксель) гораздо больше, чем у 16-битного TIFF (целочисленный RGB с 48 битами на пиксель).

Одно из определений динамического диапазона, который широко используется производителями ПЗС матриц, является отношение максимального сигнала, получаемого с сенсора при ярком освещении, к минимальному сигналу, получаемому при отсутствии света. При этом за минимальный сигнал принимается шум чтения светочувствительной матрицы.

Расширение динамического диапазона

Фотографической широты современных камер и пленок недостаточно для того, чтобы передать любой сюжет окружающего мира. Особенно это заметно при съёмке на цветную обращаемую фотоплёнку или компактную цифровую камеру, которые зачастую не могут передать даже яркий дневной пейзаж в средней полосе России, если там есть объекты в тени (а диапазон яркостей ночного сюжета с искусственным освещением и глубокими тенями может доходить до 20EV).

Стандартным способом обхода проблемы динамического диапазона, с успехом применяемым с момента появления фотографии как таковой, является коррекция освещённости сцены, которая достигается правильным выбором момента и ракурса съёмки и искусственной постановкой света, а также использованием специальных режимов работы фотокамеры. Так, например, при высокой яркости сцены заполняющая вспышка может использоваться для подсветки теней, снижая контраст изображения, а съёмка со вспышкой при большой экспозиции позволяет выровнять контраст некоторых сцен, снимаемых в темноте. Однако не все эти методы всегда удобны и применимы, их правильное использование требует более высокой квалификации фотографа.

Решение проблемы недостаточного динамического диапазона без изменения сцены, освещённости и ракурса достигается двумя путями:

  • Увеличение динамического диапазона сенсоров камер. Так, например, видеокамеры для систем наблюдения имеют заметно больший динамический диапазон, чем фотокамеры, однако это достигается путем ухудшения других характеристик камеры; каждый год выходят новые модели профессиональных камер с лучшими характеристиками, при этом их динамический диапазон медленно растет.
  • Комбинирование изображений, снятых с разной экспозицией (технология HDR в фотографии), в результате которого возникает единое изображение, содержащее все детали из всех исходных изображений, как в крайних тенях, так и в максимальных светах.

Оба пути требуют решения двух проблем:

  • Выбор формата файла, в который можно записать изображение с расширенным диапазоном яркостей (обычные 8-битные sRGB файлы для этого не подходят). На сегодня самыми популярным форматами являются Radiance HDR, OpenEXR, а также Microsoft HD Photo, Photoshop Document, RAW-файлы зеркальных цифровых камер с большим динамическим диапазоном.
  • Отображение фотографии с большим диапазоном яркостей на мониторах и фотобумаге, имеющих существенно меньший максимальный диапазон яркостей (contrast ratio). Данная проблема решается с помощью одного из двух методов:
    • тональная компрессия, при которой большой диапазон яркостей уменьшается в небольшой диапазон бумаги, монитора или 8-битного sRGB-файла путем уменьшения контраста всего изображения, единым образом для всех пикселей изображения;
    • тональное отображение (англ. tone mapping), при котором производится нелинейное изменение яркостей пикселей, на разную величину для разных областей изображения, при этом сохраняется (или даже увеличивается) оригинальный контраст, однако тени могут выглядеть неестественно светлыми, и на фотографии могут появиться ореолы на границах областей с разным изменением яркости.

Пример изображения, созданного по технологии HDR из четырёх исходников, и исходных фотографий к нему приведён ниже.

Тональное отображение также может использоваться и для обработки изображений с небольшим диапазоном яркостей для повышения локального контраста.

Из-за способности тонального отображения выдавать «фантастические» картинки в стиле компьютерных игр, и массового представления таких фотографий с вывеской «HDR» (даже полученных из одного изображения с небольшим диапазоном яркостей) у большинства профессиональных фотографов и опытных любителей выработалось стойкое отвращение к технологии расширения динамического диапазона из-за неверного мнения о том, что она нужна для получения таких картинок. Приведенный пример показывает использование методов HDR для получения нормального реалистического изображения.

Пример

  • Исходные снимки
  • Полученные конечные изображения
  • простое уменьшение контраста

  • локальное тональное отображение

Правильное использование HDR Чрезмерное применение HDR

Галерея

См. также

Примечания

Ссылки

  • Определения основных понятий:
    • БСЭ, статья «фотографическая широта»
    • Горохов П. К. «Толковый словарь по радиоэлектронике. Основные термины» — М.: Рус. яз., 1993
    • Юрий Сидоренко. HDR: культура, теория и немного практики. ITC.ua (28 октября 2010). Архивировано из первоисточника 3 марта 2012. Проверено 18 декабря 2010.
  • Фотоширота пленок и ДД фотоаппаратов
  • Форматы файлов:
  • Создание HDR изображений:

High Dynamic Range Imaging — это… Что такое High Dynamic Range Imaging?

У этого термина существуют и другие значения, см. HDR.

High Dynamic Range Imaging, HDRI или просто HDR — общее название технологий работы с изображениями и видео, диапазон яркости которых превышает возможности стандартных технологий.

Чаще всего термин HDR употребляется в отношении получения, хранения и обработки растровых изображений. Широко используемые на сегодняшний день цифровые технологии исторически основаны на 8-битовых целочисленных форматах представления и обработки данных, что даёт весьма узкий динамический диапазон, часто называемый SDR (англ. Standard Dynamic Range) или LDR (англ. Low Dynamic Range). Для сравнения, распространённые стандарты JPEG и MPEG позволяют представить динамический диапазон порядка 1 000:1, в то время как реальные сцены часто имеют динамический диапазон яркости в 1 000 000:1 и выше. Применение техники HDR позволяет работать с полным диапазоном яркости сцены, устраняя исторические ограничения.

Технологии HDR имеют множество практических применений, такие как получение изображений и видео натуральных высококонтрастных сцен, хранение и обработку HDR-контента, создание LDR-изображений на основе HDR-изображений, а также достижение различных художественных эффектов, используя HDR-изображения.

На рынке электроники устройства с HDR характеристиками представляют активно развивающийся сегмент: сверх-яркие HDR-дисплеи[1][2][3] и цифровые HDR-камеры.[4][5][6][7]

Динамический диапазон в фотографии

HDR-фотография, полученная из трех, снятых с разной выдержкой

В фотографии динамический диапазон часто измеряют в единицах экспозиции EV (англ. Exposure Value), также называемых «шаг» или «стоп», то есть логарифмом по основанию 2, реже — десятичным логарифмом (обозначается буквой D). 1EV равен 0,3D. Также используют и линейное обозначение, например 1 000:1, что равно 3D или около 10EV.

Характеристика «динамический диапазон» также присуща форматам файлов, используемых для записи фотографий. В этом случае она определяется типом данных, выбранным авторами формата, исходя из тех целей, для которых формат предназначается. Например, динамический диапазон формата JPEG определяется 8-битным гамма-корректированным стандартом представления цвета sRGB и точно равен 11,7EV, однако лишь 8-9EV этого диапазона реально применимы. Для формата Radiance HDR динамический диапазон равен 256EV.

Термином «динамический диапазон» иногда называют любое отношение яркостей в фотографии:

  • отношение яркостей самых светлых и тёмных объектов съемки
  • максимальное отношение яркостей белого и чёрного цветов на мониторе/фотобумаге (контраст, англ. contrast ratio)
  • диапазон оптических плотностей плёнки

Ряд авторов использует и другие, более экзотические варианты.

При оценке характеристики динамического диапазона следует с оговорками смотреть на количеством бит, используемых для записи информации в каком-либо формате или матрице фотоаппарата. Так, ЦАП фотоаппарата (10, 12 или 14 битный) обычно считывает значения в линейной шкале. В файлах содержатся гамма-корректированные значения.

Например, динамический диапазон изображения, представленный числами половинной точности длиной 16 бит, гораздо больше, чем представленный 16 битными целыми. Динамический диапазон у формата Radiance HDR (представление RGBE с 32 битами на пиксель) гораздо больше, чем у 16-битного TIFF (целочисленный RGB с 48 битами на пиксель).

Одно из определений динамического диапазона, который широко используется производителями ПЗС матриц, является отношение максимального сигнала, получаемого с сенсора при ярком освещении, к минимальному сигналу, получаемому при отсутствии света. При этом за минимальный сигнал принимается шум чтения светочувствительной матрицы.

Расширение динамического диапазона

Фотографической широты современных камер и пленок недостаточно для того, чтобы передать любой сюжет окружающего мира. Особенно это заметно при съёмке на цветную обращаемую фотоплёнку или компактную цифровую камеру, которые зачастую не могут передать даже яркий дневной пейзаж в средней полосе России, если там есть объекты в тени (а диапазон яркостей ночного сюжета с искусственным освещением и глубокими тенями может доходить до 20EV).

Стандартным способом обхода проблемы динамического диапазона, с успехом применяемым с момента появления фотографии как таковой, является коррекция освещённости сцены, которая достигается правильным выбором момента и ракурса съёмки и искусственной постановкой света, а также использованием специальных режимов работы фотокамеры. Так, например, при высокой яркости сцены заполняющая вспышка может использоваться для подсветки теней, снижая контраст изображения, а съёмка со вспышкой при большой экспозиции позволяет выровнять контраст некоторых сцен, снимаемых в темноте. Однако не все эти методы всегда удобны и применимы, их правильное использование требует более высокой квалификации фотографа.

Решение проблемы недостаточного динамического диапазона без изменения сцены, освещённости и ракурса достигается двумя путями:

  • Увеличение динамического диапазона сенсоров камер. Так, например, видеокамеры для систем наблюдения имеют заметно больший динамический диапазон, чем фотокамеры, однако это достигается путем ухудшения других характеристик камеры; каждый год выходят новые модели профессиональных камер с лучшими характеристиками, при этом их динамический диапазон медленно растет.
  • Комбинирование изображений, снятых с разной экспозицией (технология HDR в фотографии), в результате которого возникает единое изображение, содержащее все детали из всех исходных изображений, как в крайних тенях, так и в максимальных светах.

Оба пути требуют решения двух проблем:

  • Выбор формата файла, в который можно записать изображение с расширенным диапазоном яркостей (обычные 8-битные sRGB файлы для этого не подходят). На сегодня самыми популярным форматами являются Radiance HDR, OpenEXR, а также Microsoft HD Photo, Photoshop Document, RAW-файлы зеркальных цифровых камер с большим динамическим диапазоном.
  • Отображение фотографии с большим диапазоном яркостей на мониторах и фотобумаге, имеющих существенно меньший максимальный диапазон яркостей (contrast ratio). Данная проблема решается с помощью одного из двух методов:
    • тональная компрессия, при которой большой диапазон яркостей уменьшается в небольшой диапазон бумаги, монитора или 8-битного sRGB-файла путем уменьшения контраста всего изображения, единым образом для всех пикселей изображения;
    • тональное отображение (англ. tone mapping), при котором производится нелинейное изменение яркостей пикселей, на разную величину для разных областей изображения, при этом сохраняется (или даже увеличивается) оригинальный контраст, однако тени могут выглядеть неестественно светлыми, и на фотографии могут появиться ореолы на границах областей с разным изменением яркости.

Пример изображения, созданного по технологии HDR из четырёх исходников, и исходных фотографий к нему приведён ниже.

Тональное отображение также может использоваться и для обработки изображений с небольшим диапазоном яркостей для повышения локального контраста.

Из-за способности тонального отображения выдавать «фантастические» картинки в стиле компьютерных игр, и массового представления таких фотографий с вывеской «HDR» (даже полученных из одного изображения с небольшим диапазоном яркостей) у большинства профессиональных фотографов и опытных любителей выработалось стойкое отвращение к технологии расширения динамического диапазона из-за неверного мнения о том, что она нужна для получения таких картинок. Приведенный пример показывает использование методов HDR для получения нормального реалистического изображения.

Пример

  • Исходные снимки
  • Полученные конечные изображения
  • простое уменьшение контраста

  • локальное тональное отображение

Правильное использование HDR Чрезмерное применение HDR

Галерея

См. также

Примечания

Ссылки

  • Определения основных понятий:
    • БСЭ, статья «фотографическая широта»
    • Горохов П. К. «Толковый словарь по радиоэлектронике. Основные термины» — М.: Рус. яз., 1993
    • Юрий Сидоренко. HDR: культура, теория и немного практики. ITC.ua (28 октября 2010). Архивировано из первоисточника 3 марта 2012. Проверено 18 декабря 2010.
  • Фотоширота пленок и ДД фотоаппаратов
  • Форматы файлов:
  • Создание HDR изображений:

High Dynamic Range Imaging — это… Что такое High Dynamic Range Imaging?

У этого термина существуют и другие значения, см. HDR.

High Dynamic Range Imaging, HDRI или просто HDR — общее название технологий работы с изображениями и видео, диапазон яркости которых превышает возможности стандартных технологий.

Чаще всего термин HDR употребляется в отношении получения, хранения и обработки растровых изображений. Широко используемые на сегодняшний день цифровые технологии исторически основаны на 8-битовых целочисленных форматах представления и обработки данных, что даёт весьма узкий динамический диапазон, часто называемый SDR (англ. Standard Dynamic Range) или LDR (англ. Low Dynamic Range). Для сравнения, распространённые стандарты JPEG и MPEG позволяют представить динамический диапазон порядка 1 000:1, в то время как реальные сцены часто имеют динамический диапазон яркости в 1 000 000:1 и выше. Применение техники HDR позволяет работать с полным диапазоном яркости сцены, устраняя исторические ограничения.

Технологии HDR имеют множество практических применений, такие как получение изображений и видео натуральных высококонтрастных сцен, хранение и обработку HDR-контента, создание LDR-изображений на основе HDR-изображений, а также достижение различных художественных эффектов, используя HDR-изображения.

На рынке электроники устройства с HDR характеристиками представляют активно развивающийся сегмент: сверх-яркие HDR-дисплеи[1][2][3] и цифровые HDR-камеры.[4][5][6][7]

Динамический диапазон в фотографии

HDR-фотография, полученная из трех, снятых с разной выдержкой

В фотографии динамический диапазон часто измеряют в единицах экспозиции EV (англ. Exposure Value), также называемых «шаг» или «стоп», то есть логарифмом по основанию 2, реже — десятичным логарифмом (обозначается буквой D). 1EV равен 0,3D. Также используют и линейное обозначение, например 1 000:1, что равно 3D или около 10EV.

Характеристика «динамический диапазон» также присуща форматам файлов, используемых для записи фотографий. В этом случае она определяется типом данных, выбранным авторами формата, исходя из тех целей, для которых формат предназначается. Например, динамический диапазон формата JPEG определяется 8-битным гамма-корректированным стандартом представления цвета sRGB и точно равен 11,7EV, однако лишь 8-9EV этого диапазона реально применимы. Для формата Radiance HDR динамический диапазон равен 256EV.

Термином «динамический диапазон» иногда называют любое отношение яркостей в фотографии:

  • отношение яркостей самых светлых и тёмных объектов съемки
  • максимальное отношение яркостей белого и чёрного цветов на мониторе/фотобумаге (контраст, англ. contrast ratio)
  • диапазон оптических плотностей плёнки

Ряд авторов использует и другие, более экзотические варианты.

При оценке характеристики динамического диапазона следует с оговорками смотреть на количеством бит, используемых для записи информации в каком-либо формате или матрице фотоаппарата. Так, ЦАП фотоаппарата (10, 12 или 14 битный) обычно считывает значения в линейной шкале. В файлах содержатся гамма-корректированные значения.

Например, динамический диапазон изображения, представленный числами половинной точности длиной 16 бит, гораздо больше, чем представленный 16 битными целыми. Динамический диапазон у формата Radiance HDR (представление RGBE с 32 битами на пиксель) гораздо больше, чем у 16-битного TIFF (целочисленный RGB с 48 битами на пиксель).

Одно из определений динамического диапазона, который широко используется производителями ПЗС матриц, является отношение максимального сигнала, получаемого с сенсора при ярком освещении, к минимальному сигналу, получаемому при отсутствии света. При этом за минимальный сигнал принимается шум чтения светочувствительной матрицы.

Расширение динамического диапазона

Фотографической широты современных камер и пленок недостаточно для того, чтобы передать любой сюжет окружающего мира. Особенно это заметно при съёмке на цветную обращаемую фотоплёнку или компактную цифровую камеру, которые зачастую не могут передать даже яркий дневной пейзаж в средней полосе России, если там есть объекты в тени (а диапазон яркостей ночного сюжета с искусственным освещением и глубокими тенями может доходить до 20EV).

Стандартным способом обхода проблемы динамического диапазона, с успехом применяемым с момента появления фотографии как таковой, является коррекция освещённости сцены, которая достигается правильным выбором момента и ракурса съёмки и искусственной постановкой света, а также использованием специальных режимов работы фотокамеры. Так, например, при высокой яркости сцены заполняющая вспышка может использоваться для подсветки теней, снижая контраст изображения, а съёмка со вспышкой при большой экспозиции позволяет выровнять контраст некоторых сцен, снимаемых в темноте. Однако не все эти методы всегда удобны и применимы, их правильное использование требует более высокой квалификации фотографа.

Решение проблемы недостаточного динамического диапазона без изменения сцены, освещённости и ракурса достигается двумя путями:

  • Увеличение динамического диапазона сенсоров камер. Так, например, видеокамеры для систем наблюдения имеют заметно больший динамический диапазон, чем фотокамеры, однако это достигается путем ухудшения других характеристик камеры; каждый год выходят новые модели профессиональных камер с лучшими характеристиками, при этом их динамический диапазон медленно растет.
  • Комбинирование изображений, снятых с разной экспозицией (технология HDR в фотографии), в результате которого возникает единое изображение, содержащее все детали из всех исходных изображений, как в крайних тенях, так и в максимальных светах.

Оба пути требуют решения двух проблем:

  • Выбор формата файла, в который можно записать изображение с расширенным диапазоном яркостей (обычные 8-битные sRGB файлы для этого не подходят). На сегодня самыми популярным форматами являются Radiance HDR, OpenEXR, а также Microsoft HD Photo, Photoshop Document, RAW-файлы зеркальных цифровых камер с большим динамическим диапазоном.
  • Отображение фотографии с большим диапазоном яркостей на мониторах и фотобумаге, имеющих существенно меньший максимальный диапазон яркостей (contrast ratio). Данная проблема решается с помощью одного из двух методов:
    • тональная компрессия, при которой большой диапазон яркостей уменьшается в небольшой диапазон бумаги, монитора или 8-битного sRGB-файла путем уменьшения контраста всего изображения, единым образом для всех пикселей изображения;
    • тональное отображение (англ. tone mapping), при котором производится нелинейное изменение яркостей пикселей, на разную величину для разных областей изображения, при этом сохраняется (или даже увеличивается) оригинальный контраст, однако тени могут выглядеть неестественно светлыми, и на фотографии могут появиться ореолы на границах областей с разным изменением яркости.

Пример изображения, созданного по технологии HDR из четырёх исходников, и исходных фотографий к нему приведён ниже.

Тональное отображение также может использоваться и для обработки изображений с небольшим диапазоном яркостей для повышения локального контраста.

Из-за способности тонального отображения выдавать «фантастические» картинки в стиле компьютерных игр, и массового представления таких фотографий с вывеской «HDR» (даже полученных из одного изображения с небольшим диапазоном яркостей) у большинства профессиональных фотографов и опытных любителей выработалось стойкое отвращение к технологии расширения динамического диапазона из-за неверного мнения о том, что она нужна для получения таких картинок. Приведенный пример показывает использование методов HDR для получения нормального реалистического изображения.

Пример

  • Исходные снимки
  • Полученные конечные изображения
  • простое уменьшение контраста

  • локальное тональное отображение

Правильное использование HDR Чрезмерное применение HDR

Галерея

См. также

Примечания

Ссылки

  • Определения основных понятий:
    • БСЭ, статья «фотографическая широта»
    • Горохов П. К. «Толковый словарь по радиоэлектронике. Основные термины» — М.: Рус. яз., 1993
    • Юрий Сидоренко. HDR: культура, теория и немного практики. ITC.ua (28 октября 2010). Архивировано из первоисточника 3 марта 2012. Проверено 18 декабря 2010.
  • Фотоширота пленок и ДД фотоаппаратов
  • Форматы файлов:
  • Создание HDR изображений:

High Dynamic Range | Современная терминология 3D графики | 3D графика, 3D редакторы | Софт

Страница 9 из 10

 

High Dynamic Range (HDR)

High Dynamic Range (HDR) в применении к 3D графике — это рендеринг в широком динамическом диапазоне. Суть HDR заключается в описании интенсивности и цвета реальными физическими величинами. Привычной моделью описания изображения является RGB, когда все цвета представлены в виде суммы основных цветов: красного, зеленого и синего, с разной интенсивностью в виде возможных целочисленных значений от 0 до 255 для каждого, закодированных восемью битами на цвет. Отношение максимальной интенсивности к минимальной, доступной для отображения конкретной моделью или устройством, называется динамическим диапазоном. Так, динамический диапазон модели RGB составляет 256:1 или 100:1 cd/m2 (два порядка). Эта модель описания цвета и интенсивности общепринято называется Low Dynamic Range (LDR).

Возможных значений LDR для всех случаев явно недостаточно, человек способен видеть гораздо больший диапазон, особенно при малой интенсивности света, а модель RGB слишком ограничена в таких случаях (да и при больших интенсивностях тоже). Динамический диапазон зрения человека от 10-6 до 108 cd/m2, то есть 100000000000000:1 (14 порядков). Одновременно весь диапазон мы видеть не можем, но диапазон, видимый глазом в каждый момент времени, примерно равен 10000:1 (четырем порядкам). Зрение приспосабливается к значениям из другой части диапазона освещенности постепенно, при помощи так называемой адаптации, которую легко описать ситуацией с выключением света в комнате в темное время суток — сначала глаза видят очень мало, но со временем адаптируются к изменившимся условиям освещения и видят уже намного больше. То же самое случается и при обратной смене темной среды на светлую.

Итак, динамического диапазона модели описания RGB недостаточно для представления изображений, которые человек способен видеть в реальности, эта модель значительно уменьшает возможные значения интенсивности света в верхней и нижней части диапазона. Самый распространенный пример, приводимый в материалах по HDR, — изображение затемненного помещения с окном на яркую улицу в солнечный день. С RGB моделью можно получить или нормальное отображение того, что находится за окном, или только того, что внутри помещения. Значения больше 100 cd/m 2 в LDR вообще обрезаются, это является причиной тому, что в 3D рендеринге трудно правильно отображать яркие источники света, направленные прямо в камеру.


Сами устройства отображения данных пока что серьезно улучшить нельзя, а отказаться от LDR при расчетах имеет смысл, можно использовать реальные физические величины интенсивности и цвета (или линейно пропорциональные), а на монитор выводить максимум того, что он сможет. Суть представления HDR в использовании значений интенсивности и цвета в реальных физических величинах или линейно пропорциональных и в том, чтобы использовать не целые числа, а числа с плавающей точкой с большой точностью (например, 16 или 32 бита). Это снимет ограничения модели RGB, а динамический диапазон изображения серьезно увеличится. Но затем любое HDR изображение можно вывести на любом средстве отображения (том же RGB мониторе), с максимально возможным качеством для него при помощи специальных алгоритмов tone mapping.

HDR рендеринг позволяет изменять экспозицию уже после того, как мы отрендерили изображение. Дает возможность имитировать эффект адаптации человеческого зрения (перемещение из ярких открытых пространств в темные помещения и наоборот), позволяет выполнять физически правильное освещение, а также является унифицированным решением для применения эффектов постобработки (glare, flares, bloom, motion blur). Алгоритмы обработки изображения, цветокоррекцию, гамма-коррекцию, motion blur, bloom и другие методы постобработки качественней выполнять в HDR представлении.


В приложениях 3D рендеринга реального времени (играх, в основном) HDR рендеринг начали использовать не так давно, ведь это требует вычислений и поддержки render target в форматах с плавающей точкой, которые впервые стали доступны только на видеочипах с поддержкой DirectX 9. Обычный путь HDR рендеринга в играх таков: рендеринг сцены в буфер формата с плавающей точкой, постобработка изображения в расширенном цветовом диапазоне (изменение контраста и яркости, цветового баланса, эффекты glare и motion blur, lens flare и подобные), применение tone mapping для вывода итоговой HDR картинки на LDR устройство отображения. Иногда используются карты среды (environment maps) в HDR форматах, для статических отражений на объектах, весьма интересны применения HDR в имитации динамических преломлений и отражений, для этого также могут использоваться динамические карты в форматах с плавающей точкой. К этому можно добавить еще лайтмапы (light maps), заранее рассчитанные и сохраненные в HDR формате. Многое из перечисленного сделано, например, в Half-Life 2: Lost Coast.


HDR рендеринг очень полезен для комплексной постобработки более высокого качества, по сравнению с обычными методами. Тот же bloom будет выглядеть реалистичнее при расчетах в HDR модели представления. Например, как это сделано в игре Far Cry от Crytek, там используются стандартные методы HDR рендеринга: применение bloom фильтров, представленные Kawase и tone mapping оператор Reinhard.


К сожалению, в некоторых случаях разработчики игр могут скрывать под названием HDR просто фильтр bloom, рассчитываемый в обычном LDR диапазоне. И хотя большая часть в том, что сейчас делают в играх с HDR рендерингом, как раз и есть bloom лучшего качества, выгода от HDR рендеринга не ограничивается одним этим постэффектом, просто его сделать легче всего.

Другие примеры применения HDR рендеринга в приложениях реального времени:


  

 

Epson Россия — Технологии — Технологии проецирования

High Dynamic Range или «расширенный динамический диапазон» – одно из ключевых преимуществ, которые принесла потребителю уже наступившая эпоха 4K. Что же такое HDR и как компания Epson удалось внедрить новейшие технологии отображения контента в свои проекторы?

Стандартный и расширенный динамические диапазоны

Термин «HDR» широко используется в фотографии и прочно ассоциируется со способностью камеры запечатлеть весь видимый глазом диапазон яркостей сцены. К примеру, в солнечную погоду при съемке в так называемом «стандартном динамическом диапазоне» (SDR) обычная цифровая камера в состоянии запечатлеть во всех деталях либо только объект (дом, дерево и пр.), либо только небо из-за того, что значения их яркостей сильно различаются. Динамического диапазона, т.е. диапазона яркостей, которые камера в состоянии сохранить в одном кадре, не хватает, чтобы одновременно запечатлеть и то, и другое.

Безусловно, неприятно потерять половину деталей, когда вы нашли красивый кадр. К счастью, съемка в формате HDR позволяет решить данную проблему, позволяя запечатлеть весь (или почти весь) видимый диапазон яркостей сцены. Поэтому термин «HDR» у многих пользователей давно ассоциируется даже не столько с какими-то характеристиками тех или иных устройств, сколько с реальным миром, и, особенно, со сценами, содержащими экстремально темные и яркие объекты.

HDR-съемка позволяет сохранить данные о широком диапазоне яркостей сцены, однако если попытаться просмотреть HDR-фото на обычном дисплее, не рассчитанном на отображение такого широкого диапазона яркостей, подобное изображение, скорее всего, будет выглядеть бледно, будучи совсем непохожим на то, что хотел передать автор снимка. В связи с этим фотографии и видео, снятые в HDR-диапазоне, следует смотреть на соответствующем устройстве, поддерживающем HDR (проекторе, телевизоре, мониторе). Такое устройство будет способно показать эту сцену такой, какой она была, когда автор сделал фото или записал видео.

Поэтому стандарт HDR предъявляет к устройствам воспроизведения новые требования. Это, в частности, существенно увеличенные характеристики дисплея по яркости и контрастности, по сравнению с обычными проекторами, мониторами и ТВ. Устройство, соответствующее стандарту HDR, сможет в полной мере воспроизвести большую часть деталей, сохраненных в оригинальном материале: и солнечный блик на воде, яркость которого заставит зрителя прищурить глаза, и божью коровку, спрятавшуюся в тени куста – расширенный диапазон яркостей, который в состоянии отобразить HDR-устройство воспроизведения, открывает дверь в новый мир полного погружения в то, что происходит на экране.

Блеск бриллиантов, ночные фейерверки, ослепляющий свет автомобильных фар, или просто солнечная сцена – наконец-то все это можно увидеть в максимально приближенном к жизни виде!

HDR и Epson

С появлением дисков Ultra HD Blu-Ray с поддержкой стандарта “HDR10” наступило время, когда можно с уверенностью сказать, что молодой стандарт HDR наконец-то «пошел в массы». Сегодня поддержка 4K-сигнала, HDR, равно как поддержка расширенного цветового пространства BT.2020, – возможности новых домашних проекторов, к которым в линейке компании Epson относятся модели для домашнего кино Epson EH-TW9300 и Epson EH-LS10500. Кроме того, компании Epson также одной из первых удалось предложить такой широкий набор возможностей в среднем ценовом сегменте – в проекторе Epson EH-TW7300.

Модели проекторов Epson, поддерживающие HDR, способны в полной мере отобразить HDR-контент, однако следует помнить, что реально достижимый эффект от расширенного динамического диапазона изображения будет зависеть от ряда факторов – как от характеристик каждой конкретной модели, так и от размера экрана, условий освещения и выбранного пользователем режима проецирования. В связи с этим, пользователь может самостоятельно выбрать уровень HDR-эффекта:

  • режим «максимального» HDR позволит передать все детали ярких объектов, но снизит общую яркость сцены, поэтому он лучше подойдет для экранов среднего размера и темных помещений;
  • «минимальный» же HDR-режим дает более умеренный HDR эффект, но позволяет использовать максимально достижимую проектором диагональ экрана.

Помимо высокой, либо запредельно высокой контрастности указанных выше моделей, HDR эффект становится возможен благодаря традиционно высокой цветовой яркости, свойственной проекторам Epson. Благодаря одновременному использованию трех матриц в процессе формирования изображения (технологии 3LCD и 3LCD Reflective), заявленная в характеристиках высокая яркость проектора достигается по всем цветам, а не только по белому цвету, что на практике означает сохранение высокого качества цветопередачи на высокой яркости, без затухания яркости цветов относительно яркости белого.

Это очень важно при просмотре HDR-контента, поскольку дает пользователю возможность «выжать» из проектора все обещанные в характеристиках люмены, не переключаясь в менее яркий режим с более точной цветопередачей.

Если вы готовы к незабываемым впечатлениям и желаете прикоснуться к новейшим технологиям, выбирайте проекторы Epson для домашнего кинотеатра. Проекторы Epson традиционно славятся превосходной цветопередачей даже на высокой яркости и за многие годы существования на рынке получили признание специалистов за высокую контрастность и цветовую яркость. А благодаря фирменным технологиям 4K Enhancement, Epson Cinema Filter, а теперь и полноценной поддержке стандарта HDR, именно проекторы Epson станут вашими проводниками в мир изображений, в которые легко поверить!

Что такое HDR? Все о технологии High Dynamic Range

Производители телевизоров и мониторов оснащают свою технику новомодной технологией HDR. Говорят, что это делает просмотр медиа на более комфортным и приятным. Подобная «рекламная» формулировка вряд ли вас устроит, поэтому давайте проанализируем все, что сегодня известно.

Изображение из открытого доступа

Определение

HDR расшифровывается как High Dynamic Range, то есть «высокий динамический диапазон». Другими словами, технология увеличивает диапазон разброса между самыми темными и самыми светлыми тонами.

Эффект наиболее заметен в темных сценах с яркими «пятнами». Примером может служить закат на берегу моря или мчащийся по ночным улицам автомобиль. Оборудование сделает эффект более реалистичным для зрителя, причем до такой степени, что иногда придется прищуриваться.

Изображение из открытого доступа

Стандарты

Производители используют разные маркировки High Dynamic Range, которые в основном являются просто маркетинговыми терминами. Фактически на рынке доминируют 4 стандарта:

  1. HDR10 – использует статические метаданные для всего фильма. Число в названии означает 10-битную кодировку.
  2. HDR10+ – улучшенный формат с точки зрения используемых метаданных, то есть они динамические. Это не связано с удорожанием экрана, так как его поддерживают несколько ведущих компаний.
  3. Dolby Vision – аналог первого в списке формата, но с 12-битным кодированием. Дает лучшие результаты, но увеличивает стоимость устройства.
  4. HLG – стандарт, разработанный для прямой трансляции.

Изображение из открытого доступа

Другая маркировка (например, Active, Plus, Pro, Premium, Perfect UHDA, 1000, 1500, 1800, 2000) не имеет технической спецификации, соответственно, каждый производитель может подразумевать под ней что-то «свое», неизвестное нам, пользователям.

Что требуется для просмотра контента?

В первую очередь – соответствующий контент и совместимые устройства. Это может быть телевизор, монитор или проектор. Помимо простой поддержки того или иного формата, оборудование также должно отвечать некоторым требованиям:

  1. Панели 10 бит – обеспечение соответствующей градации теней.
  2. Яркость 1000 кд/м2 – чем выше, тем лучше.
  3. Высокая контрастность – нет минимального значения, но, опять же, чем выше, тем лучше.

А также по желанию:

  1. Разъем HDMI 2.0a – если вы хотите смотреть фильмы с другого источника, подключенного с помощью кабеля.
  2. Разрешение 4K Ultra HD (3840 × 2160 пикселей).

Изображение из открытого доступа

При этом неважно, является ли телевизор OLED или LCD, поскольку обе технологии имеют свои преимущества и недостатки.

Помимо самого устройства, если вы хотите смотреть фильмы из Интернета, необходимо иметь высокоскоростное соединение. Рекомендуемый минимум – 25 Мб/с.

Откуда брать контент?

Оборудование – это одно, но вам также нужно откуда-то брать медиа, которое позволит использовать все возможности HDR. Один из вариантов – диски Blu-Ray 4K UHD, но, во-первых, для них требуется дополнительная техника (проигрыватель), а во-вторых, они дорогие.

Гораздо дешевле и практичнее использовать стриминговый сервис. К примеру, Netflix поддерживает форматы HDR10 и Dolby Vision. Контент возможно найти и на YouTube. В настоящее время его немного, но, скорее всего, ситуация изменится в ближайшие годы.

В смартфонах и планшетах

Все чаще можно встретить технологию в мобильном устройстве. Это может относиться к двум разным параметрам. Один из них – дисплей, поддерживающий «высокий динамический диапазон», который просто позволяет любоваться качеством экрана.

Изображение из открытого доступа

Второй вариант – режим в камере, который, как вы могли уже догадаться, позволяющий делать детальные и хорошо освещенные снимки. Оптимальное соотношение светлого и темного будет особенно оценено в сценах с высокой контрастностью – это может быть, в частности, вышеупомянутый закат.

В играх

На рынке также есть консоли, которые позволяют геймерам еще больше оценить фантастические игровые миры. Здесь следует упомянуть 3 устройства с разными возможностями High Dynamic Range:

  1. PS4 Pro – в играх и видео из потоковых сервисов.
  2. Xbox One S – в фильмах и, кроме того, работает как проигрыватель Blu-ray 4K UHD.

3. Xbox One X – в играх и фильмах и работает как проигрыватель Blu-ray 4K UHD.

Не все игры поддерживают формат HDR, но их становится все больше (создаются для PS4 Pro и Xbox One X). Здесь следует упомянуть Horizon Zero Dawn, Gran Turismo Sport, Crackdown 3, Resident Evil 7, Spider-Man, God of War.

Изображение из открытого доступа

Конечно, чтобы иметь возможность наслаждаться играми, вам понадобится не только одна из упомянутых консолей, но и подходящий телевизор или монитор.

Резюме

Само разрешение 4K не сильно меняет впечатления от фильма, только его сочетание с HDR, широким диапазоном цветов, дает нам потрясающие эффекты. Но, ввиду высоких требований, бюджетный телевизор не позволит вам насладиться высоким качеством. Так что придется потратиться на покупку соответствующего устройства.

Как вы считаете, есть ли в этом смысл?

#4k video ultra hd hdr #hdr #телевизоры #мониторы

Что такое HDR и почему это важно?

Возможно, вы слышали, что изображение HDR (расширенный динамический диапазон) меняет правила игры для телевизоров, позволяя создавать более насыщенные и реалистичные изображения.

Но HDR подходит не только для телевизоров. Многие современные мониторы для ПК также используют эту технологию, что означает улучшенную контрастность и цвета в некоторых из ваших любимых компьютерных игр.

Итак, как HDR влияет на ваш игровой процесс? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте поговорим о том, что такое HDR и как он работает.

Что такое HDR? Основы

Расширенный динамический диапазон (HDR) относится к способности монитора отображать более широкий диапазон коэффициента контрастности и цвета, чем дисплей SDR (стандартный динамический диапазон). Это означает, что дисплей способен отображать более насыщенный черный цвет и более яркие яркие цвета, в результате чего изображение становится ближе к реальной жизни.

Как и следовало ожидать, для этого требуется панель с возможностями отображения более широкого диапазона яркости и цвета, и именно здесь функция HDR становится желательной.

Что нужно для HDR

В первую очередь вам понадобится HDR-совместимый дисплей. В настоящее время телевизоры находятся на переднем крае внедрения технологии HDR, и большинство современных телевизоров поддерживают ту или иную версию этой функции (подробнее о различных версиях чуть позже).

В дополнение к дисплею вам также понадобится источник HDR, имея в виду носитель, который передает изображение на дисплей. Источник этого изображения может варьироваться от совместимого проигрывателя Blu-ray или службы потокового видео до игровой консоли или ПК.

Имейте в виду, HDR не работает, если источник не предоставляет необходимую дополнительную информацию о цвете. Вы по-прежнему будете видеть изображение на своем дисплее, но не увидите преимуществ HDR, даже если у вас есть дисплей с поддержкой HDR. В этом смысле это похоже на разрешение; если вы не предоставляете изображение 4K, вы не увидите изображение 4K, даже если вы используете дисплей, совместимый с 4K.

К счастью, издатели используют HDR в нескольких форматах, включая несколько сервисов потокового видео, фильмы UHD Blu-ray и многие игры для консолей и ПК.Хотя не каждая игра для ПК поддерживает эту технологию, список продолжает расширяться за счет громких выпусков, таких как Cyberpunk 2077 , Star Wars™: Squadrons и Marvel’s Avengers , поддерживающих HDR.

HDR в играх на ПК

Лучшее из двух миров: игровые мониторы Acer Predator серии X поддерживают HDR и поддерживают частоту обновления 100+ Гц

В то время как большинство обсуждений HDR в основном сосредоточено вокруг телевизоров и консольных игр, HDR также занимает все более заметное место в играх для ПК.Существуют игровые HDR-дисплеи, и во многих играх используется более широкая цветовая гамма, которую предлагает HDR. Несмотря на это, HDR в компьютерных играх используется не повсеместно. Почему бы нет? Отчасти потому, что ЖК-панели, рассчитанные на более высокую частоту обновления и более короткое время отклика, не всегда совместимы с высококачественным HDR. Это не та функция, которая обычно встречается в «быстрых» игровых дисплеях.

Тем не менее, есть варианты, если вам нужен игровой дисплей с поддержкой HDR.

Как и в случае с телевизором, для использования HDR на ПК вам понадобится не только дисплей, который его поддерживает, но и графический процессор, способный воспроизводить игру с дополнительной информацией о цвете и яркости.

Итак, какие графические процессоры поддерживают HDR? Хорошая новость заключается в том, что почти все современные игровые графические процессоры это делают. Если у вас есть совместимый дисплей и вы правильно настроили операционную систему, вы сможете наслаждаться HDR на своем игровом ПК.

Цвет и яркость

Говоря о цветовой гамме, можно быстро запутаться. Но достаточно сказать, что чем выше цветовой диапазон, тем выше точность цветопередачи отображаемого изображения.

HDR использует широкую цветовую гамму (WCG), что является просто способом сказать, что дисплей может отображать больше цветов.Возьмем, к примеру, растение на экране. С WCG на дисплее будет больше оттенков зеленого, и в результате получится растение с цветами, более близкими к реальности. Хотя даже лучший HDR-дисплей не отображает столько цветов, сколько способен видеть человеческий глаз, он все же является заметным шагом вперед по сравнению с SDR (стандартный динамический диапазон).

Яркость или люминесценция дисплея измеряется в канделах на квадратный метр, чаще называемых нитами. Чем выше число нит, тем выше яркость дисплея.Когда дело доходит до HDR, нит важны, потому что уровень яркости влияет на коэффициент контрастности или на то, сколько цветов он способен воспроизвести.

Другими словами: дисплей с яркостью 400 нит не может быть таким же ярким, как дисплей с яркостью 1000 нит, а это означает, что он имеет более узкий спектр контрастности для работы.

Часто под HDR-дисплеем подразумевается яркость монитора в описании поддерживаемого формата HDR. Например, дисплей с поддержкой HDR 400 означает максимальную пиковую яркость 400 нит.Дисплей с рейтингом HDR 1000 имеет более высокую яркость, что означает более широкий спектр контрастности и теоретически более реалистичный контраст при параллельном сравнении.

Форматы HDR

В отличие от разрешения или частоты обновления, HDR относится скорее к спектру, чем к осязаемому числу. Из-за этого HDR не стандартизирован, и результаты могут различаться в зависимости от производителя дисплея. HDR всегда относится к более высокому диапазону коэффициента контрастности и цвета по сравнению с SDR, но точно, что это за диапазон, может варьироваться.

Существует несколько форматов HDR, но вот несколько самых популярных, с которыми вы, вероятно, столкнетесь:

HDR10 — это формат HDR с открытым исходным кодом, за который не взимаются лицензионные сборы, поэтому он встречается чаще всего. HDR10 в основном является базовым стандартом HDR из-за его широкого распространения.

HDR10+ — это более новая версия стандарта HDR10, поддерживающая более высокий цветовой и контрастный спектр, а также динамические метаданные. По сравнению со стандартными метаданными HDR10 динамические метаданные позволяют получить больше информации о цвете и поддерживают уровни яркости до 4000 нит.

Dolby Vision — это стандарт HDR, созданный Dolby Laboratories. За использование этой технологии взимается лицензионный сбор, и обычно для нее требуется дисплей более высокого класса, поэтому этот формат менее распространен, чем HDR10. Dolby Vision поддерживает яркость до 10 000 нит, что намного выше, чем у большинства телевизоров или мониторов, представленных в настоящее время на рынке. Однако многие потоковые сервисы и компании по-прежнему поддерживают Dolby Vision, а некоторые дисплеи поддерживают как HDR10, так и Dolby Vision.

Каждый из этих стандартов (и другие, менее распространенные стандарты HDR, такие как HLG) имеют сильные и слабые стороны, но все они представляют собой значительный шаг вперед по сравнению с SDR.При выборе HDR-дисплея учитывайте, какую версию HDR использует дисплей, и убедитесь, что она соответствует вашим ожиданиям.

HDR никуда не денется

HDR оказывает существенное влияние на качество изображения и иногда может быть даже более очевидным, чем другие показатели изображения, такие как разрешение. Поскольку HDR продолжает становиться базовым стандартом, ожидается, что технология отображения будет продолжать совершенствоваться, а спектры точности цветопередачи и коэффициента контрастности будут расширяться.

Теперь, когда вы знаете немного больше о HDR, ознакомьтесь с подборкой HDR-совместимых телевизоров и мониторов для ПК, чтобы найти тот, который подходит для вашей установки.

OpenCV: Расширенный динамический диапазон (HDR)

Цель

В этой главе мы будем

  • Узнайте, как создать и отобразить HDR-изображение из последовательности экспозиции.
  • Используйте объединение экспозиций для объединения последовательности экспозиций.

Теория

Изображение с высоким динамическим диапазоном (HDRI или HDR) — это метод, используемый в изображении и фотографии для воспроизведения более широкого динамического диапазона яркости, чем это возможно при использовании стандартных цифровых изображений или фотографических методов.В то время как человеческий глаз может приспосабливаться к широкому диапазону условий освещения, большинство устройств обработки изображений используют 8 бит на канал, поэтому мы ограничены только 256 уровнями. Когда мы фотографируем реальную сцену, яркие области могут быть переэкспонированы, а темные — недоэкспонированы, поэтому мы не можем запечатлеть все детали за одну экспозицию. Изображение HDR работает с изображениями, которые используют более 8 бит на канал (обычно 32-битные значения с плавающей запятой), что обеспечивает гораздо более широкий динамический диапазон.

Существуют разные способы получения HDR-изображений, но наиболее распространенным является использование фотографий сцены, сделанных с разными значениями экспозиции.Чтобы совместить эти экспозиции, полезно знать функцию отклика вашей камеры, и существуют алгоритмы для ее оценки. После того, как HDR-изображение было объединено, его необходимо преобразовать обратно в 8-битное, чтобы просмотреть его на обычных дисплеях. Этот процесс называется тональной компрессией. Дополнительные сложности возникают при перемещении объектов сцены или камеры между кадрами, поскольку изображения с разной экспозицией должны быть совмещены и совмещены.

В этом руководстве мы покажем 2 алгоритма (Debevec, Robertson) для создания и отображения HDR-изображения из последовательности экспозиции, а также продемонстрируем альтернативный подход, называемый слиянием экспозиции (Mertens), который создает изображение с низким динамическим диапазоном и не требует данных о времени экспозиции. .Кроме того, мы оцениваем функцию отклика камеры (CRF), которая имеет большое значение для многих алгоритмов компьютерного зрения. Каждый шаг конвейера HDR может быть реализован с использованием разных алгоритмов и параметров, поэтому загляните в справочное руководство, чтобы увидеть их все.

Последовательность экспозиции HDR

В этом уроке мы рассмотрим следующую сцену, где у нас есть 4 изображения экспозиции с выдержками: 15, 2,5, 1/4 и 1/30 секунды. (Вы можете скачать изображения из Википедии)

изображение

1.Загрузка изображений экспозиции в список

Первый этап — просто загрузить все изображения в список. Кроме того, нам понадобятся времена экспозиции для обычных алгоритмов HDR. Обратите внимание на типы данных, так как изображения должны быть 1-канальными или 3-канальными 8-битными (np.uint8), а время экспозиции должно быть float32 и в секундах.

импортировать cv2 как cv

импортировать numpy как np

img_fn = [«img0.jpg», «img1.jpg», «img2.jpg», «img3.jpg»]

Exposure_times = np.array([15.0, 2.5, 0.25, 0.0333], dtype=np.float32)

2. Объединить экспозиции в изображение HDR

На этом этапе мы объединяем последовательность экспозиции в одно HDR-изображение, демонстрируя 2 возможности, которые у нас есть в OpenCV. Первый метод — Дебевек, второй — Робертсон. Обратите внимание, что изображение HDR имеет тип float32, а не uint8, поскольку оно содержит полный динамический диапазон всех изображений с экспозицией.

hdr_debevec = merge_debevec.process(img_list, times=exposure_times.copy())

hdr_robertson = merge_robertson.process(img_list, times=exposure_times.copy())

3. Тональная карта HDR-изображение

Мы сопоставляем 32-битные данные HDR с плавающей запятой в диапазоне [0..1]. На самом деле, в некоторых случаях значения могут быть больше 1 или меньше 0, поэтому обратите внимание, что позже нам придется обрезать данные, чтобы избежать переполнения.

res_debevec = tonemap1.process(hdr_debevec.copy())

4. Объединить экспозиции с помощью слияния Мертенса

Здесь мы показываем альтернативный алгоритм объединения изображений с экспозицией, где нам не нужны значения времени экспозиции.Нам также не нужно использовать какой-либо алгоритм тональной карты, потому что алгоритм Мертенса уже дает нам результат в диапазоне [0..1].

res_mertens = merge_mertens.process(img_list)

5. Преобразование в 8-битное и сохранение

Чтобы сохранить или отобразить результаты, нам нужно преобразовать данные в 8-битные целые числа в диапазоне [0..255].

res_debevec_8bit = np.clip(res_debevec*255, 0, 255).astype(‘uint8’)

res_robertson_8bit = np.clip(res_robertson*255, 0, 255).astype(‘uint8’)

res_mertens_8bit = np.clip(res_mertens*255, 0, 255).astype(‘uint8’)

cv.imwrite(«ldr_robertson.jpg», res_robertson_8bit)cv.imwrite(«fusion_mertens.jpg «, res_mertens_8bit)

Результатов

Вы можете видеть разные результаты, но учтите, что у каждого алгоритма есть дополнительные дополнительные параметры, которые вы должны подобрать, чтобы получить желаемый результат. Лучше всего попробовать разные методы и посмотреть, какой из них лучше всего подходит для вашей сцены.

Дебевец:

изображение

Робертсон:

изображение

Мертенес Фьюжн:

изображение

Оценка функции отклика камеры

Функция отклика камеры (CRF) дает нам связь между яркостью сцены и измеренными значениями интенсивности.CRF имеет большое значение в некоторых алгоритмах компьютерного зрения, включая алгоритмы HDR. Здесь мы оцениваем обратную функцию отклика камеры и используем ее для слияния HDR.

crf_debevec = cal_debevec.process(img_list, times=exposure_times)

hdr_debevec = merge_debevec.process(img_list, times=exposure_times.copy(), response=crf_debevec.copy())

crf_robertson = cal_robert_son,times(img_robert_son,process =exposure_times)

hdr_robertson = merge_robertson.process(img_list, times=exposure_times.copy(), response=crf_robertson.copy())

Функция отклика камеры представлена ​​вектором длиной 256 для каждого цветового канала. Для этой последовательности мы получили следующую оценку:

изображение

Дополнительные ресурсы

  1. Пол Э. Дебевек и Джитендра Малик. Восстановление карт яркости с высоким динамическим диапазоном из фотографий. В классах ACM SIGGRAPH 2008, стр. 31. ACM, 2008. [54]
  2. Марк А. Робертсон, Шон Борман и Роберт Л. Стивенсон.Улучшение динамического диапазона за счет многократной экспозиции. В обработке изображений, 1999. ICIP 99. Труды. Международная конференция 1999 г., том 3, страницы 159–163. IEEE, 1999. [182]
  3. Том Мертенс, Ян Каутц и Фрэнк Ван Рит. Слияние экспозиции. В компьютерной графике и приложениях, 2007. PG’07. 15-я Тихоокеанская конференция, стр. 382–390. IEEE, 2007. [151]
  4. Изображения из Википедии-HDR

Упражнения

  1. Попробуйте все алгоритмы тональной карты: cv::TonemapDrago, cv::TonemapMantiuk и cv::TonemapReinhard
  2. Попробуйте изменить параметры в методах калибровки HDR и тональной карты.

Объяснение основ мультимедиа с расширенным динамическим диапазоном [u]

Опубликовано 27 июля 2019 г. Ларри

[Обновлено 03.08.2019, с исправленной диаграммой и объяснением того, как размер файла увеличивается с увеличением битовой глубины.]

За последние несколько недель я многое узнал о носителях с высоким динамическим диапазоном. Позвольте мне поделиться тем, что я узнал.

Вот два определения для начала:

  • СПЗ . Стандартный динамический диапазон.Диапазон яркости и цвета пикселей, который мы использовали в течение многих лет в проектах стандартной и высокой четкости.
  • HDR . Мультимедиа с высоким динамическим диапазоном.

HDR на самом деле означает разные вещи в зависимости от того, говорите ли вы о фотографиях или видео. Фотографии HDR объединяют несколько экспозиций для формирования нового изображения. в то время как HDR-видео записывает более широкий диапазон значений пикселей, захватывая изображения с более широким динамическим диапазоном и насыщенностью.

Носитель с расширенным динамическим диапазоном (HDR)

определяется тремя характеристиками:

  • Размер кадра 4K или выше; UHD считается 4K
  • Насыщенность цвета больше, чем у Rec.709 цветов, используемых HD
  • Яркость
  • пикселей, что в десятки раз превышает предел 100 IRE для HD.

Мы часто описываем их как:

  • Больше пикселей
  • Более насыщенные пиксели
  • Более яркие пиксели

ПРИМЕЧАНИЕ : Я должен отметить, что вполне возможно использовать HDR-носитель или его близкого родственника, журнальный носитель, в проектах, не поддерживающих HDR. На самом деле это часто делается для обеспечения большей гибкости изображения во время цветокоррекции.

Как и для всех медиа, существуют стандарты, регулирующие HDR:

  • Рек.2020 определяет различные аспекты телевидения сверхвысокой четкости (UHDTV) со стандартным динамическим диапазоном (SDR) и широкой цветовой гаммой (WCG), включая разрешение изображения, частоту кадров с прогрессивной разверткой, глубину цвета в битах, основные цвета, RGB и яркость. цветовые представления цветности, подвыборки цветности и оптоэлектронная передаточная функция. Первая версия Рек. 2020 был опубликован на веб-сайте Международного союза электросвязи (МСЭ) 23 августа 2012 г. (Википедия)

Однако, хотя это включает в себя больше, мы в основном думаем о Рек.2020 в качестве управляющего цветовым пространством HDR.

  • Рек. 2100 включает Рек. 2020 и определяет различные аспекты видео с расширенным динамическим диапазоном (HDR), такие как разрешение экрана (HDTV и UHDTV), частоту кадров, субдискретизацию цветности, битовую глубину, цветовое пространство и функцию оптической передачи. Оно было размещено на веб-сайте Международного союза электросвязи (МСЭ) 4 июля 2016 года. (Википедия)

В основном мы думаем о Рек. 2100 как определение конечной цели, к которой мы идем с HDR-медиа.Рек. 2020 — это то, где мы сейчас находимся, а Rec. 2100 — вот куда мы направляемся.

БОЛЬШЕ ПИКСЕЛЕЙ

Большее разрешение в пикселях — это самая простая из трех характеристик, которую можно выполнить. Большинство из нас знакомы с использованием 4K или большего размера кадра. И, помимо потребности в большей емкости хранилища и пропускной способности, процесс редактирования 4K ничем не отличается от HD или даже SD.

(Исходные данные предоставлены Apple, Inc.)

На этой диаграмме показано, как потребности в емкости хранилища и пропускной способности увеличиваются по мере увеличения размера кадра при том же кодеке и частоте кадров.Обратите внимание, в частности, что эта кривая не линейная, а логарифмическая.


(Исходные данные предоставлены Apple, Inc.)

На этой диаграмме показано, как потребности в емкости хранилища и пропускной способности увеличиваются по мере увеличения частоты кадров.

ИСПРАВЛЕНО : И эта диаграмма иллюстрирует, как потребности в емкости хранилища и пропускной способности увеличиваются по мере увеличения битовой глубины. При увеличении разрядности на 2 размер файла увеличивается на 25%. (Помните, что для HDR требуется как минимум 10-битное видео, в то время как большинство файлов RAW имеют глубину 12 или 14 бит.)

ПРИМЕЧАНИЕ : Вот статья, которую я написал, которая описывает это более подробно.

Во всех случаях переход на HDR означает использование МНОГО! больше и быстрее хранения, чтобы иметь доступ к нему для редактирования. На самом деле общие потребности в памяти растут даже быстрее, чем на этих диаграммах, потому что мы часто сочетаем большие размеры кадров с более высокой частотой кадров и большей битовой глубиной.

БОЛЬШЕ ПИКСЕЛЕЙ

Повышение насыщенности цвета является более сложной задачей, чем увеличение разрешения.Мы все знакомы с Rec. 709 цветовое пространство, которое мы используем каждый день в HD-медиа. На самом деле Рек. 709 и sRGB используют одно и то же цветовое пространство. Это объясняет, почему, когда мы создаем изображение в Photoshop, оно выглядит так же, когда мы перемещаем его в проект HD в нашем NLE.

В отличие от HD, HDR находится в стадии разработки. Почему? Поскольку наша текущая технология отображения не может отображать все цвета, указанные в Rec. 2020 или яркость пикселей в Rec. 2100.

Прежде чем я проиллюстрирую это, позвольте мне дать некоторые определения.

  • Цветовое пространство . Это определяет диапазон цветов, которые могут быть представлены в видеоклипе (или фото, если уж на то пошло).
  • Цветовая гамма . Значения насыщенности в диапазоне цветов.
  • Широкий цветовой охват . Цвета более насыщенные, чем традиционные Rec. 709 цветов.
  • Рек. 601 . Определение цвета и оттенков серого (цветовое пространство) для носителей стандартной четкости (SD) (NTSC и PAL).
  • Рек.709 . Определение цветового пространства для HD-медиа. Подобно Рек. 601, это идентично цветовому пространству sRGB, используемому в Photoshop.
  • Дисплей P3 . Дисплеи, которые поддерживают более широкую цветовую гамму с традиционным диапазоном яркости (имеются в виду значения яркости, равные Rec. 709), иногда называют дисплеями с широкой гаммой и стандартным динамическим диапазоном (SDR). Текущие устройства Mac и iOS поддерживают цветовое пространство SDR с более широкой гаммой, называемое Display P3. Display P3 использует ту же цветовую гамму, что и DCI P3, стандарт для цифровых проекторов кинотеатров, в сочетании с точкой белого и гаммой, подходящими для типичных условий просмотра.
  • Рек. 2020 . Цветовое пространство с широкой гаммой, которое определено как часть Rec. 2100. Прямо сейчас Рек. 2020 год — это цель, лучшее, чего мы можем достичь, — это Display P3.

(Изображение предоставлено Apple, Inc.)

Вот пример того, о чем я говорю. Большой образец цвета представляет все цвета, которые может видеть обычный человеческий глаз.

  • Внутренний треугольник (Rec. 709) представляет диапазон цветов, которые могут быть представлены в HD-медиа.
  • Внешний треугольник (рек.2020) представляет цель увеличения насыщения; особенно в красных и зеленых тонах.
  • Средний треугольник (P3) показывает, где мы сейчас находимся. Более насыщенный, чем Rec.709, но нам еще многое предстоит сделать, прежде чем мы достигнем полного Rec. Дисплей 2020 года.

По общему мнению, большая насыщенность в сочетании с большей яркостью делает наши изображения более «настоящими».

ЯРЧЕ ПИКСЕЛЕЙ

Из трех характеристик HDR-медиа наиболее трудно достичь яркости.Современные мониторы просто не имеют достаточно яркой подсветки, чтобы полностью соответствовать стандарту Rec. 2100 спец. Ну не за разумные деньги.

Вот хорошая иллюстрация с использованием видеоскопов из Final Cut Pro X. Изображение слева — это монитор HD-сигнала с градиентом от белого к черному. Изображение справа — тот же градиент в полнодиапазонном HDR-проекте. Яркость HDR-изображения в 100 РАЗ выше по сравнению с HD-изображением!

Большая часть этой дополнительной яркости предназначена для бликов, но самый верхний предел предназначен для отражений; чтобы позволить им сиять с яркостью, более близкой к реальности.

Большинство современных HDR-дисплеев имеют яркость от 500 до 1000 нит. Digital Cinema использует 2000 нит.

ПРИМЕЧАНИЕ : В HD эти уровни называются IRE. В HDR мы называем их «нитами». Нит измеряется в «канделах» — количестве света, излучаемого обычной восковой свечой. Один нит равен одной канделе на квадратный метр (кд/м2). По сути, с точки зрения видеоскопов нит и IRE эквивалентны.

«По состоянию на 2018 год высококачественные потребительские HDR-дисплеи могут достигать яркости 1000 кд/м2, по крайней мере, в течение короткого времени или на небольшой части экрана, по сравнению с 250–300 кд/м2 для типичного SDR. отображать. (Википедия)

При редактировании мы работаем с двумя преобразованиями HDR: PQ и HLG. PQ обеспечивает наибольшую гибкость, а HLG обеспечивает обратную совместимость с мониторами SDR и оборудованием распределения.

Для окончательного распространения вам необходимо знать три формата:

  • HDR10 . Поддерживаемый Ассоциацией потребительских технологий, HDR10 является открытым стандартом, поддерживаемым широким кругом компаний, включая производителей мониторов и телевизоров, таких как Dell, LG, Samsung, Sharp, VU, Sony и Vizio, а также Sony Interactive Entertainment. Майкрософт и Эппл.
  • Dolby Vision . Формат HDR от Dolby Laboratories, который может дополнительно поддерживаться дисками Ultra HD Blu-ray и службами потокового видео. Dolby Vision — это проприетарный формат, основанный на авторских отчислениях.
  • Гибридный Log-Gamma (HLG). Стандарт HDR, совместно разработанный BBC и NHK. Он совместим с дисплеями со стандартным динамическим диапазоном (SDR), хотя для него требуется 10-битная глубина цвета. HLG поддерживается такими видеосервисами, как BBC iPlayer, DirecTV, Freeview Play и YouTube. (Википедия)

ДРУГАЯ ИНФОРМАЦИЯ, КОТОРУЮ НУЖНО ЗНАТЬ

В то время как HDR определяется большим количеством, более богатыми и яркими пикселями, когда дело доходит до редактирования, есть и другие советы, которые вам нужно знать.

Digital Cinema Report написал 16 января 2019 года: «Хорошо известно, что движение в широком динамическом диапазоне [медиа] выявляет дрожание частоты кадров при 24 кадрах в секунду. Поэтому при съемке HDR используйте более высокую частоту кадров». Да, это приведет к созданию файлов большего размера, но также улучшит качество изображения.

Во всех случаях вы не можете просматривать мультимедиа HDR на экране компьютера. Он недостаточно яркий, и большинство дисплеев не отображают достаточную насыщенность. Это означает, что вам необходимо подключить внешний монитор для просмотра HDR.

В настоящее время Apple рекомендует использовать AJA Io 4K, который подключается через Thunderbolt и обеспечивает выходы монитора как SDI, так и HDMI. Однако Io 4K стоит дорого: 1995 долларов США.

HDMI начал поддерживать некоторую форму HDR с версии 2.0a. Текущий 2.Версия 1 поддерживает PQ, HLG и Dynamic HDR. HLG поддерживается такими видеосервисами, как BBC iPlayer, DirecTV, Freeview Play и YouTube.

ПРИМЕЧАНИЕ . В настоящее время стоимость эталонного HDR-монитора составляет от 10 000 до 20 000 долларов США. Они недешевы. Вот почему грядущий монитор Apple Pro HDR так интересен. Он включает в себя как интерфейс Thunderbolt, так и эталонный монитор HDR менее чем за 5000 долларов США.

ПОДДЕРЖКА NLE

Наличие HDR в качестве цели бесполезно, если мы не можем четко реализовать рабочий процесс для ее достижения.

Academy Color Encoding System (ACES) была создана Академией кинематографических искусств и наук и выпущена в декабре 2014 года. ACES — это полная система управления цветом и файлами, которая работает практически с любым профессиональным рабочим процессом и поддерживает как HDR, так и широкую цветовую гамму. . Дополнительную информацию можно найти на сайте https://ACESCentral.com.

В настоящее время последняя версия Avid Media Composer поддерживает как HDR, так и ACES.

Apple Final Cut Pro X поддерживает HDR Rec.2020 PQ и HLG, но не весь рабочий процесс ACES.

Adobe Premiere поддерживает мультимедиа HDR в формате Rec. 709, но обеспечивает лишь ограниченную поддержку мультимедиа HDR в проекте HDR. В настоящее время он не поддерживает ни одну версию Rec. 2020.

СОВЕТЫ ПО ЦВЕТУ

В этой короткой статье нет возможности подробно описать оценку HDR. Но вот три совета от экспертов, которые сегодня оценивают HDR:

  • После того, как вы настроите свой HDR-монитор, подождите хотя бы день, чтобы привыкнуть к цветокоррекции HDR, потому что вы можете быть склонны оценивать изображение аналогично SDR.
  • У вас будет соблазн переоценить свои оценки. Не надо. HDR выглядит лучше, когда вы работаете над ним меньше.
  • Когда вы оцениваете в HDR, но заканчиваете в SDR, существует серьезный компромисс в переводе между ними. Правильный метод заключается в том, чтобы сначала выполнить основную оценку, а затем выполнить обрезку. Например, если ваш основной результат — HDR, сначала сделайте эту оценку. Это означает, что вы в конечном итоге делаете две оценки, но вторая не обязательно с нуля. Это отличается от оценки в 4K и финишной обработки в HD, где разница между ними очень похожа.

ОБЗОР

HDR — это развивающийся стандарт как с точки зрения технологии, так и с точки зрения программного обеспечения. Но, поскольку даже HD-проекты будут выглядеть лучше, если им будет присвоена цветовая градация, чтобы добавить больше яркости и насыщенности цветов, остальным пора начать уделять больше внимания.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ

Параллельно с HDR работают такие термины, как «необработанный», «журнал» и «LUT». Вот статья, которая объясняет, что они означают, и иллюстрирует, как они используются.

У Apple есть отличный официальный документ по HDR. Хотя это фокусируется на FCP X, он обеспечивает отличную основу для того, как Mac обрабатывает цвет.

Работа с широкой цветовой гаммой и расширенным динамическим диапазоном в Final Cut Pro X.

Второй информационный документ Apple, который стоит прочитать, посвящен новому формату ProRes RAW. Это отличное обсуждение того, что такое формат RAW и чем ProRes RAW отличается от него.

Apple ProRes RAW

Для работы с файлами RED на Mac вам необходимо установить Red Apple Workflow Installer , доступный по адресу https://www.red.com/download/red-apple-workflow-installer.

MediaInfo от MediaArts — отличная утилита для изучения метаданных в HDR-медиа. Доступно в Mac App Store по цене 0,99 доллара.


Добавьте постоянную ссылку в закладки.

Широкий динамический диапазон

Сцена с очень яркими участками и темными участками или контровым светом, когда человек находится у ярко освещенного входа, делает изображение в темных участках практически невидимым.Камеры безопасности/наблюдения
Panasonic имеют функции обработки, которые могут отображать объекты как в ярких, так и в темных областях, чтобы решить эту проблему.

Что такое динамический диапазон?

Динамический диапазон камеры безопасности/наблюдения означает диапазон самых ярких и самых темных областей, которые датчик изображения может зафиксировать.
Диапазон областей показывает диапазон освещенности, а отношение этой яркости выражается в децибелах [единица измерения:дБ].

В таблице справа показано соотношение между коэффициентом освещенности и дБ.

Эталонное значение: дБ = 20 log (Самое яркое [лк]/Самое темное [лк])

Освещенность и динамический диапазон

Освещенность объекта является очень важным фактором окружающей среды.
Люкс [лк] используется в качестве индекса, представляющего эту освещенность.
Указывает количество света в единицу времени.
Ориентировочно, лунный свет при полной луне составляет около 0,2 лк.

На рисунке ниже показано соотношение между освещенностью и динамическим диапазоном.

Динамический диапазон человеческого глаза составляет около 100 дБ, а динамический диапазон датчика изображения составляет около 70 дБ. Следовательно, при попытке увидеть темную часть, подобную изображению «А», яркую часть не увидеть.
Также, если попытаться увидеть яркую часть, как на изображении «B», темную часть увидеть невозможно.
В такой среде с широким диапазоном контрастности можно создать изображение с соответствующей яркостью, комбинируя темное и яркое изображения. (Функция WDR)
Камера безопасности/наблюдения с функцией WDR, подобной изображению «C», может записывать четкие изображения в ярких и темных областях путем объединения ярких и темных областей.

Сверхширокий динамический диапазон 144 дБ (Super WDR)

Сложно контролировать фоновую подсветку.
В комнате с большими окнами лицо человека в комнате выглядит темным из-за контрового света.
Хотя увеличение яркости делает лицо видимым, есть недостаток, заключающийся в том, что фоновое изображение засвечено.
Super WDR от Panasonic синтезирует изображения с разной выдержкой. Вы можете видеть как светлые, так и темные области.
Снимайте ярко в темных местах с длинной выдержкой и снимайте так, чтобы не засвечивать светлые места с короткой выдержкой.
Путем объединения этих изображений с разной скоростью затвора реализуется широкий динамический диапазон.
Камеры безопасности/наблюдения серии Panasonic EXTEME достигают 144 дБ, что на 133 дБ превышает обычный уровень.

 

Обычный                                                                                                                                           

Например, если камера направлена ​​на вход в здание, она автоматически обнаружит лица и сделает эту часть изображения ярче.В сочетании с новыми улучшенными возможностями Super WDR на 144 дБ эта высокопроизводительная технология распознавания лиц может четко и автоматически идентифицировать лицо человека. Он предлагает оптимальное распознавание лиц и может фиксировать улики даже в динамичных сценах или в условиях сильного контрового света.

 

High Dynamic Range Imaging — 2-е издание

1 Введение

2 Свет и цвет

2.1 Радиометрия

2.2 Фотометрия

2.3 Colorimetry

2.4 Размеры цвета

2.5 Белая точка и осветили

2.6 Спектральная точика

2.7 Различные площади

2,7

2.8 Внешний вид цвета

2.9 Отображение цвета

2.10 Дисплей Gamma

2.11 Яркость Кодировка

2.12 Стандартный RGB Цветовые пространства

3 Кодировки изображений с расширенным динамическим диапазоном

3.1 Сравнение кодировок LDR и HDR

3.2 Применение изображений HDR

3.3 форматы изображения HDR

3.4 HDR кодирования сравнения

3.5 выводы

4 HDR видеокодировки

4.1 пользовательских видеокодировщиков

4.2.2 5 HDR сжатие видео

5 HDR Capture

5.1 Фотографии и измерения света

5.2 Захват HDR-изображения из мультиэкспозиции

5.3 Сканирование пленки

5.4 Регистрация/выравнивание изображения

5.5 Метод выравнивания растрового изображения по среднему порогу

5.6 Другие методы выравнивания

5.7 Получение функции ответа камеры

5.8 Удаление шума

5.9 Призванное удаление

5.10 Обратная обработка HDR

5.11 HDR Capture Оборудование

5.12 Вывод

6 Устройства дисплея и технологии печати

6.1 Технологии

6.2 HDR-дисплеи с локальным затемнением

6.3 Печать

6.4 Выводы

7 Воспроизведение тонов на основе восприятия

7.1 тональная проблема сопоставления

7.2 человеческая визуальная адаптация

7.3 Визуальные модели адаптации для отображения тональных тонов HDR

7.4 фоновая интенсивность в сложных изображениях

7.5 динамика визуальной адаптации

7.6 Операторы размножения

8 тональные репродукции

8.1 Сигмоидальные Операторы воспроизведения тонов

8.2 Модели внешнего вида изображения

8.3 Другие модели на основе HVS

8.4 Повышение видимого контраста и яркости

8.5 ДРУГИЕ Операторы размножения тон

8.6 Выдержка Fusion

8.7 Резюме

9 Репродукция отпуска

9

9.1 Функции расширения

9.2. Предоставление и сверхузорный материал

9.3 Подавление квантования и кодирования артефактов

9.4 Актуальные исследования

9.5 Предлагаемые приложения

9.6 Резюме

10 Предикторы видимых различий

10.1 Субъективные и объективные показатели качества

10.2 Классификация объективных показателей качества

10.3 Метрики полного эталонного качества

10.4 Метрики на основе пикселей

10.5 Структурное сходство (SSIM) индекс

10.6 Метрики на основе восприятия на основе восприятия

10.7 HDR видимые различия Predictor

10.8 динамический Метрика качества изображения, независимая от диапазона (DRI)

10,9 Надпороговая метрика качества изображения HDR

10,10 Учет частичной адаптации

10.11Summary

11 Освещение на основе изображений

11.1 Введение

11.2 Как визуализатор вычисляет IBL Images

11.3 Захват и представление световых зондовых изображений

11.4 OmniDeenection Mappings

11.5 Захват очень яркие источники, такие как Sun

11.6 Проблема выборки

11.7 Усовершенствованные методы освещения на основе изображений

11.8 Полезные приближения IBL

11.9 Освещение на основе изображений реальных объектов и людей

11.10 Освещение на основе изображения в реальном времени

11.11 Заключение

Список символов

HDR — что такое HDR-изображение и как его создать? | by Shreyas Tripathi

HDR vs SDR Image

Изображение с расширенным динамическим диапазоном ( HDRI ) — это технология с расширенным динамическим диапазоном (HDR), используемая в визуализации и фотографии для воспроизведения более широкого динамического диапазона яркости, чем это возможно при стандартном цифровые изображения или фотографические методы.

HDR и LDR-изображения

Статистический анализ LDR- и HDR-изображений

В чем потребность в методах визуализации HDR??

Но зачем нам увеличивать диапазон светимости.Ответ лежит в наших глазах – буквально. Дело в том, что наши глаза в разы более чувствительны к нашему красочному миру по сравнению с устройствами. Об этом также свидетельствует изображение, на котором четко видна разница между видимой цветовой гаммой и гаммой sRGB. Это побудило людей найти решение этой проблемы.

Видимый спектр по сравнению со стандартной гаммой RGB

Существует два основных подхода к решению этой проблемы.

  1. Улучшение аппаратного обеспечения: Эта ветвь решения в основном включает улучшение аппаратных технологий камеры, таких как увеличение чувствительности объектива и т. д.Но основная проблема заключается в том, что аппаратное обеспечение можно улучшить только до определенной степени. Кроме того, как правило, для создания HDR-изображений требуются особые обстоятельства, такие как статические фоновые изображения (т. е. изображения не должны меняться во время процесса) или создание нескольких изображений, что невозможно.
  2. Методы обработки изображений: Эти методы более осуществимы, поскольку они включают преобразование изображения LDR или SDR в изображение HDR. Эти методы не требуют каких-либо особых требований, таких как статические изображения или создание нескольких снимков, все, что вам нужно, — это одно изображение, а все остальное сделает ваш код.

В настоящее время, с появлением методов глубокого обучения, таких как CNN, GAN и т. д., сгенерированные HDR-изображения почти аналогичны тому, что мы видим, а иногда даже лучше (LOL !!). Но в этой статье я хочу рассказать вам о том, как развивались методы визуализации HDR.

По сути, после прочтения различных методов, предложенных исследователями, я группирую все методы HDRI в следующие категории:

  1. Методы с использованием нескольких изображений
  2. Ручные методы с использованием одного изображения
  3. Методы глубокого обучения с использованием одного изображения

Изображение HDRI Генерация с использованием нескольких изображений:

Основной принцип:

Основная идея этих методов состоит в том, чтобы комбинировать изображения с различным освещением, а затем комбинировать эти изображения в соответствии с определенной схемой, называемой тональным отображением.Общий метод создания этих изображений с различным освещением состоит в захвате изображений с разной продолжительностью экспозиции. Чем дольше выдержка, тем больше будет освещено изображение.

Изображения с различным освещением

Затем мы объединяем эти изображения с различным освещением по определенной схеме или математическому уравнению. Одним из таких методов является использование тонального отображения. Определение тонального отображения в Википедии дается следующим образом:

Тональное отображение — это метод, используемый в обработке изображений и компьютерной графике для сопоставления одного набора цветов с другим, чтобы приблизить внешний вид изображений с высоким динамическим диапазоном в среде. имеет более ограниченный динамический диапазон.

Некоторые из популярных методов отображения тонов:

  • Drago
  • Durand
  • Reinhard
  • Mantiuk
Изображения HDR с использованием различных методов отображения тонов

Но с этими методами возникают многочисленные трудности. Вот некоторые из них:

  • Изображения не должны меняться при разных экспозициях. Если это происходит, возникают различные дефекты, такие как ореолы.
  • Метод сильно зависит от различных изображений, используемых для создания изображений.Если изображения имеют смещенную экспозицию, то HDR-изображение также не будет правильным.
  • Этот метод определенно громоздкий, трудоемкий и неуниверсальный. Для создания HDR-изображений с помощью этого метода нельзя использовать настройки реального времени или ручного управления. такие методы, как фильтры, отображение тонов и т. д.
  • Методы глубокого обучения, такие как GAN и т. д.
  • Искусственные методы:

    Эти методы основаны на том же принципе, что и методы с использованием нескольких изображений, т.е.Эти методы также направлены на разработку нескольких изображений с различным освещением, а затем их объединение для создания HDR-изображений, с той лишь разницей, что эти несколько изображений создаются внутри метода.

    Генерация HDR-изображения на основе Fusion

    Как видно из изображения выше, метод сначала создает два изображения, отображающие освещенность и отражательную способность исходного изображения. Изображение освещения можно понимать как версию исходного изображения в градациях серого, где значение пикселя отображает освещение этого пикселя.В то время как коэффициент отражения можно понимать как часть исходного изображения, которая описывает цветовые характеристики.

    Затем этот метод создает изображения с различным освещением и объединяет их для формирования изображения, которое изображает освещение пропорционально изображениям реального мира (с более высоким диапазоном освещения). После этого изображения освещения и отражения объединяются для формирования окончательного HDR. изображение.

    Конвейер генерации HDRI на основе Fusion

    Другой аналогичный метод показан на изображении выше, где с помощью фильтра исходное изображение делится на базовый слой и слой детализации (в отличие от изображений освещения и отражения).Затем из базового изображения создаются разные изображения, которые затем объединяются для формирования базового изображения с широким диапазоном освещенности. Детальное изображение сохраняет тонкие края и другие определяющие характеристики, которые должны быть сохранены.

    Другим примером этой категории методов генерации HDR-изображений может служить следующее изображение:

    Retinex — еще один метод генерации HDRI на основе слияния

    Эти методы также имеют свои плюсы и минусы. Некоторые из преимуществ этих методов включают в себя:

    • быстрый, может использоваться в экосистемах в реальном времени
    • требует меньше вычислительной мощности
    • может легко манипулироваться в соответствии с потребностями пользователей

    Но у этих методов также есть недостатки:

    • Сгенерированные изображения неровные, их края и другие детали могут измениться.
    • Эти методы могут иногда снижать разрешение изображений.

    Методы генерации изображений HDR на основе глубокого обучения:

    В настоящее время, с появлением более высоких вычислительных возможностей, методы глубокого обучения, которые включают расчет миллионов параметров, стали реалистичными. Точно так же эти методы глубокого обучения также можно использовать для создания HDR-изображений, и сгенерированные изображения действительно очень хороши, иногда даже превосходя исходный сценарий по красоте или привлекательности.

    Метод генерации HDR-изображений на основе глубокого обучения

    Один из методов глубокого обучения для создания HDR-изображений можно увидеть на приведенной выше диаграмме.

    Преимущества этого метода глубокого изучения очевидны, он обычно дает наилучшие результаты. Но, как обсуждалось ранее, у этих методов есть и свои недостатки: задача.

  • Время, затрачиваемое на этап обучения, огромно (однажды мне потребовался месяц, чтобы обучить модель).

. Г. Эйлертсен, Р.К. Мантюк, Дж. Унгер

  • Удаление призраков на основе визуального выделения и расширения стека для обработки изображений с широким динамическим диапазоном Zijie Wang, Qin Liu, Takeshi Ikenaga
  • Контекстное и вариационное усиление контраста, Turgay Celik , Tardi Tjahjadi, IEEE TRANSACTIONS ON IMAGE PROCESSIONS, 2011
  • LIME : Low улучшение светового изображения с помощью оценки карты освещения X Guo, Y Li, H Ling IEEE TRANSACTIONS ON IMAGE PROCESSING, VOL.26, НЕТ. 2, ФЕВРАЛЬ 2017 г.
  • Алгоритм улучшения с сохранением естественности для изображений с неравномерным освещением С. Ван, Дж. Чжэн, Х. М. Ху, Б. Ли, IEEE TRANSACTIONS ON IMAGE PROCESSING, VOL. 22, НЕТ. 9, СЕНТЯБРЬ 2013 г.
  • Быстрый многомасштабный алгоритм ретинекса для улучшения цветного изображения , авторы W Wang, B Li, J Zheng, S Xian, Proceedings of the International Conference on Wavelet Analysis and Pattern Recognition, 2008, Hong Kong, 30– 31 августа 2008 г.
  • Метод улучшения слабоосвещенных изображений на основе слияния Сюэ Ян Фу, Делу Цзэн, Юэ Хуан, Ин Хао Ляо, Синхао Дин, Джон Пейсли, Европейская ассоциация обработки сигналов, 2016 г.
  • В В этом блоге я надеялся представить концепцию изображений HDR и методы их создания.В следующем уроке этой серии я объяснил метод HDRI, который я разработал, а именно: Метод генерации HDR-изображения с использованием ILP (инвертированных локальных шаблонов) и его компенсации насыщенности , что является улучшением по сравнению с методом, описанным в статье «Высокая производительность». Генерация высокодинамичных изображений с помощью перевернутых локальных шаблонов» Ши-Чанг Ся, Тинг-Цэн Куо.

    Ультразвуковая визуализация с расширенным динамическим диапазоном

    Ультразвуковая визуализация является бесценным инструментом для медицинской диагностики и интраоперационного руководства.Изображения получаются в режиме реального времени с высокой частотой кадров, без облучения и при гораздо меньших затратах, чем КТ и МРТ. Однако ультразвуковое изображение страдает от ограниченного динамического диапазона: при более высоких уровнях мощности жесткие хирургические инструменты и гиперэхогенные ткани в поле изображения переэкспонируются, а при более низких уровнях мощности детали гипоэхогенной ткани теряются.

    Подобно ультразвуковой визуализации, оптические камеры также имеют ограниченный динамический диапазон. Для изображения теней требуется длительная выдержка, а для изображения светлых участков — короткая.Визуализация с высоким динамическим диапазоном (HDR) — это метод, который расширяет динамический диапазон оптических камер за счет объединения изображений, полученных с несколькими экспозициями. В последние несколько лет этот метод стал повсеместным в смартфонах и цифровых камерах.

    В этой работе мы показываем, как методы визуализации HDR можно применять к ультразвуковым изображениям для улучшения их динамического диапазона, что позволяет отображать среды в широком диапазоне характеристик отражения и затухания 90 066. Мы также сравниваем несколько методов отображения тонов, которые позволяют отображать изображения HDR-US на обычном (т.например, с низким динамическим диапазоном), сохраняя при этом видимость функций во всем динамическом диапазоне. Это обеспечивает лучшую визуализацию для клиницистов и может повысить производительность последующих операций обработки изображений. Таким образом, расширенный динамический диапазон HDR-УЗИ (HDR-US) может обеспечить более качественную диагностику и управление процедурами.

    (a–d) Четыре из пятнадцати ультразвуковых изображений, полученных при различных уровнях мощности, и их гистограммы. При низкой мощности корпус катетера и поверхность кожи имеют хороший контраст и детализацию; однако более глубокие структуры отсутствуют.

    Станьте первым комментатором

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.